物联网常用的通信是哪种协议
消息触达能力是物联网（internet ofthings， iot）的重要支撑，而物联网很多技术都源于移动互联网。柳猫将阐述移动互联网消息推送技术在物联网中的应用和演进。
一、物联网架构和关键技术
从开发的角度，无线接入是物联网设备端的核心技术，身份设备管理和消息推送技术是物联网云端的核心技术。而从场景体验的角度，除了前者，还要包括手机的前端开发技术。
ip互联架构已是物联网的事实标准（有关物联网tcp/ip层关键技术将另文阐述，敬请关注）。本文所讲的消息推送技术是基于tcp/ip协议的应用层协议技术。
我们先进一步抽象基于ip架构的物联网组成，如下图（忽略internet和路由等基础技术）：
可见，核心组成就是物联设备、网关和云端。物联设备分为两类，一类是其自身天然支持tcp/ip而能直接接入物联网，如wifi、gprs/3g/4g（当然，还有即将到来的5g）等设备;另一类是其未能支持ip协议而需要网关（协议转换）来接入物联网，如zigbee、蓝牙等设备。对于蓝牙设备而言，手机其实是一个网关。
手机通过自身的蓝牙跟外设蓝牙设备通信，并将消息通过手机的wifi或者3g/4g模块与云服务端通信。
从场景的角度来分析，物联网最终是给人类服务的，而手机是人类体验的最直接入口。因此在上图中可以单独添加手机组成部分，并将其与一般意义上的网关区分出来。这样物联网核心组成就是：设备端—网关—云端—手机。
从应用层开发技术的角度来看，物联网应用是基于tcp/ip架构建立，在屏蔽底层的网关协议转换的基础上，物联网应用的组成部分就是：设备端—云端—手机。
ok，有了以上的介绍，我们就从物联网应用的角度来分析设备、云端、手机直接的消息推送技术，它包括云端和设备端的双向通信技术、手机和云端的双向通信技术。
二、移动互联网通信模式
互联网有b/s和c/s两种通信模式。在移动互联网领域，app是以c/s的方式以client的角色跟服务器server进行通信;而微信是一个超级app，其是通过内置浏览器让用户进行h5编程以获得操控硬件设备的能力，因此微信硬件平台的通信模块是b/s模式。
移动互联网b/s技术跟传统互联网没有区别，微信内置浏览器支持h5，因此可以获得很好的平台扩展性。我们近期重点关注基于微信硬件平台的物联网，因此就围绕b/s模式的消息推送技术讲述其演进。
http协议是b/s的基础，http有get和post两种方式。
三、消息推送技术演进
1.http单向通信
浏览器使用html文本标记语言，即浏览器通过http协议向服务器发起请求（请求内容包括url，即我们常说的网址），服务器将url对应的html内容通过http协议作为响应传送回给浏览器。
1）手机端：微信端因为有内置浏览器，其天然支持前端页面。
2） 云端对手机端推送：云端使用jsp/php等技术开发设计前端网页和简单的逻辑即可。
3）设备端：设备端上线时或者访问服务端参数等内容时需要模拟http协议（c语言）向服务器发起请求，而请求的格式一般不使用html，而是使用较为简单的xml或者json协议格式。
4）云端对设备端推送：云端使用httpservlet（即使用http协议的servlet）对设备的http请求进行响应，回复xml或者json格式的消息。
5）缺点：这种方式通信方式的特点就是一请求一响应，总是要客户端向服务器发出请求，服务器才给予响应。服务器从来都不会主动给客户端发消息，而且在客户端发出请求后，服务器也只是回复一次。这种http单向通信方式在互联网领域发挥巨大的作用，就是服务器端可以是无状态的，极大地简化了服务器的服务流程，提高效率。但在物联网领域，我们要求的是双向的通信能力。服务端要能主动给设备端或者手机发出消息。
在这种模式下，我们怎么做双向通信呢？唯一的做法就是客户端不断地发出请求（或者周期性），服务器不断地给予回复。这种模式下的缺点显而易见：
一是网络负载重，服务器每次响应后都会关闭连接，所以每次通信都得重新握手。http协议的头内容的长度可不小。
二是实时性差。一般设备端都是周期性地轮询服务器是否有新的消息，轮询的方式是不能获得好的实时性的。
三、浏览器端每次发出请求是以html全部内容来响应的，消息长度过大，在这种情况下，会发现浏览器页面不断地刷新。
2.ajax轮询
ajax技术是浏览器支持的一种javascript技术。其能够局部改善用户体验技术，让用户在不察觉浏览器页面刷新的情况向服务器发出请求，并获得响应。其原理是：
1）微信浏览器发出url页面请求，服务器响应html页面内容。
2）html页面使用js调用xmlhttprequest来向服务器发出异步通信请求。
3）服务器响应xml格式数据给浏览器页面。
4）html页面使用dom模型来动态刷新页面元素。
ajax技术是微信硬件平台框架中推荐的页面交互技术，但其本质还是遵守http单向通信的规则，只是页面交互时不需要刷新整个页面。其双向通信实时性问题依然未能解决。
3.websocket
websocket是html5支持的一种新的协议，它能够真正支持浏览器和服务器之间进行双向通信。tomcat7及以上版本也已经支持websocket api。
1）为了能够兼容浏览器http协议，websocket规定在第一次发起请求时依然要发出符合http协议规范的header，但其connection域的值是upgrade，并增加upgrade域，值是socket，即告知服务器，即将建立的通信是websocket双向通信。服务器如果接受，会返回101给客户端进行协议切换。
2）接下来的通信将不再以http作为传输协议，而是使用websocket规定的数据格式进行通信，其分为控制帧和数据帧。控制帧是发出心跳帧（ping），而服务器响应pong，还有结束帧;数据帧就是真实数据格式，其格式头只有6个字节（2个字节头和4个字节的掩码），后面就是真实的数据（经过掩码转换）。比http格式头的长度要小多了。
3）客户端和服务器之间是一直保持连接，直到close，当前期间要发发2个字节的3字节的ping帧。
可见websocket比ajax有了极大的改进。其不仅省掉经常要连接握手，还简化的协议的格式，最重要的是实时性得到保证，因为双方是真正的全双工通信。
微信浏览器客户端支持websocket，服务器使用tomcat7以上的websocketservlet类，设备端要根据websocket协议用c语言来模拟通信。
我们在用设备端模拟websocket通信协议时一般会先看协议，再用httpwatch等工具来抓包，抓到的头是get ws://ip:port/path，如果在c语言也是这样模拟发包则会报400 bad request。因为c语言利用socket建立通信时已经利用了ip和port了，其发的第一个包的头是get/path即可，不能在其前面加上ws://ip:port/。
4.mqtt
以上的分析都是将移动互联网的技术运用到物联网，其都有一个特定就是建立连接时会传送url地址，由两个角色是客户端和服务器，这种架构我们一般称为是restful架构（另外，还有soap 面向应用的web services架构）。restful架构在互联网得到越来越广泛的运用，但物联网除了互联之外，还有其独有的特征，就是其终端设备的资源有限、低功耗运用场景、网络连接环境差（时不时断开连接）等。用c语言模拟的方式来使用restful架构（如websocket）会使得终端的负荷较重，而且服务器发给终端设备的消息有可能因为断开连接而收不到。
mqtt是ibm针对物联网退出的一种轻量级协议，建立于tcp/ip层协议之上。其是物联网的重要组成部分，可能会成为物联网的事实标准。其具有qos，能够缓冲消息，并通过重传机制保证终端设备收到消息;其消息格式极其简化，最短是两个字节;其提供订阅和发布模式，高效推送消息。
mqtt有三个角色，包括服务器代理、订阅者和发布者。
1）启动服务器代理。
2）订阅者向服务器代理订阅相关主题。
3）发布者向服务器代理发布主题信息。
4）服务器代理想所有订阅该主题的订阅者推送消息。
mqtt有c/c++语言和java包实现。需要明确的是，mqtt更适用于设备终端和手机app socket通信，而不能支持浏览器使用。如果要支持微信浏览器应用，还需要增加类似websocketservlet技术给浏览器提供支持，这时mqtt以js接口进行封装，并被调用完成消息推送。
5.coap
coap是受限制的应用协议（constrainedapplication protocol）的代名词。其基于udp协议，也就是在设备终端上只需要底层实现udp协议，而不需要实现较为复杂的tcp协议。这种协议用得比较小。笔者也没有用c语言模拟过，就不展开了。
来源：慕课网
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我们先进一步抽象基于ip架构的物联网组成，如下图（忽略internet和路由等基础技术）：
可见，核心组成就是物联设备、网关和云端。物联设备分为两类，一类是其自身天然支持tcp/ip而能直接接入物联网，如wifi、gprs/3g/4g（当然，还有即将到来的5g）等设备;另一类是其未能支持ip协议而需要网关（协议转换）来接入物联网，如zigbee、蓝牙等设备。对于蓝牙设备而言，手机其实是一个网关。
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4）云端对设备端推送：云端使用httpservlet（即使用http协议的servlet）对设备的http请求进行响应，回复xml或者json格式的消息。
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